基于SWAT模型的疏勒河中游徑流模擬研究.pdf

1、流域水文模型是研究水文變化規(guī)律，對水資源進行合理配置的一種工具，它在研究水文規(guī)律和實際生產(chǎn)問題中起著重要的作用，近些年來，分布式水文模型成為水文建模領域的重點和熱點，它可以分析模型參數(shù)和結構的空間變化以及流域下墊面和土壤含水量等的空間變異，成為流域水文循環(huán)研究的有效工具。SWAT模型是分布式水文模型的代表之一，它廣泛地應用于流域徑流模擬、流域下墊面條件變化以及氣候變化響應模擬、污染物的運移模擬等方面。
　　隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，

2、水資源短缺日益嚴重，尤其是在干旱半干旱區(qū)，由于西北地區(qū)地貌復雜，地形起伏大，山地表層巖體破碎，黃土區(qū)土層松散，加之氣候干燥，植被覆蓋度很低，降水的增多，冰川消融的增強，河流徑流量的增加使西北地區(qū)山體滑坡、泥石流、水土流失等災害極易發(fā)生。所以，在全球變暖的趨勢下研究西北地區(qū)河川徑流的變化特征，對于掌握西北河流的徑流變化規(guī)律，防止災害的發(fā)生有重要的意義。地處極度干旱的河西走廊西部的疏勒河是甘肅省內陸三大主要河流之一，流域總面積13萬多平方公

3、里。近幾十年來，天然植被萎縮，草場嚴重退化使疏勒河流域土地荒漠化加重，過量開發(fā)中游的水資源，導致下游的生態(tài)環(huán)境日益惡化，使水資源供需矛盾日趨顯著。
　　所以本文選取疏勒河中游作為研究區(qū)域，利用美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務中心開發(fā)的分布式水文模型SWAT（Soil and Water Assessment Tool），在調查收集流域基本資料的基礎上，在GIS技術支持下，對疏勒河中游流域進行徑流模擬，同時進行模擬效果的檢驗，以確定SWAT模

4、型在疏勒河流域應用的可行性，可以為該流域水資源的模擬、分析和評價提供有效手段，為進一步開展流域的水質模擬研究奠定基礎。
　?。?）首先論述本文的選題背景和研究意義，然后詳細闡述國內外分布式水文模型和SWAT模型的研究進展，進而論述本文的技術路線和主要的研究方法。
　?。?）分析處理模型運行所需要的基礎資料，包括土地利用數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤屬性數(shù)據(jù)，建立土地利用數(shù)據(jù)庫、氣象數(shù)據(jù)庫、土壤屬性數(shù)據(jù)庫。在數(shù)字高程模型（DEM）的基礎

5、上，在Arcgis9.2下利用ArcSWAT2.1.6進行子流域的劃分、河網(wǎng)的生成、流域邊界的確定以及水文響應單元的劃分，并進行與地形相關、具有水文學意義的部分參數(shù)的提取?；贒EM數(shù)據(jù)提取的疏勒河中游流域面積為33885.09km2，整個研究區(qū)劃分為55個子流域，137個水文響應單元。
　?。?）應用現(xiàn)有資料對徑流進行模擬，然后利用部分實測徑流資料對模型進行校準和驗證，以確定其在研究區(qū)的適用性。而參數(shù)的不確定性會給模型模擬結果帶

6、來影響，所以在校準前對模型進行敏感性分析和參數(shù)率定。采用1988-2007年昌馬堡水文站實測年徑流數(shù)據(jù)對模型進行校準和驗證，其中1988-1997年為數(shù)據(jù)校準階段，1998-2007年為數(shù)據(jù)驗證階段，模擬值與實測值相關系數(shù)R2分別為0.85和0.78，模型效率系數(shù)Ens分別為0.77和0.72，相對誤差Re分別為5.71％和3.53%；采用1988-1993年的月實測數(shù)據(jù)對月徑流模擬結果進行校準和驗證，其中1988-1990年為數(shù)據(jù)校準

7、階段，1991-1993年為數(shù)據(jù)驗證階段，模擬值與實測值相關系數(shù)R2分別為0.82和0.86，模型效率系數(shù)Ens分別為0.75和0.82，相對誤差Re分別為2.51%和5.33%，模型具有較好的模擬效果。
　　（4）基于以上結果，利用北京師范大學數(shù)字流域實驗室研發(fā)的BNU-SWATV1.0建立不同土地利用/土地覆被情景和氣候變化情景，探討了疏勒河流域中游地區(qū)土地利用覆蓋變化和氣候波動下的水文響應。結果表明，降水量的變化對徑流量的影